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Die elektrische Leistung beschreibt die pro Zeitspanne umgesetzte Energie, während Magnetfelder durch bewegte Ladungen entstehen und über die Lorentzkraft mechanische Wirkungen auf diese ausüben.
Die Elektrische Leistung (P) gibt an, wie viel elektrische Arbeit pro Zeit verrichtet wird. Sie berechnet sich aus dem Produkt von Spannung (U) und Stromstärke (I): P = U × I. Die Einheit ist das Watt (W). Man kann sie sich wie die Stärke eines Wasserfalls vorstellen: Die Spannung entspricht der Fallhöhe, die Stromstärke der Wassermenge pro Sekunde.
Die Elektrische Arbeit (W) ist die über einen Zeitraum (t) umgesetzte Energie: W = P × t = U × I × t. Die Einheit ist das Joule (J) oder die Wattsekunde (Ws). In der Medizin ist dies relevant, um beispielsweise die Energieabgabe eines Defibrillators zu verstehen.
Ein Magnetfeld ist ein Raumzustand, in dem auf magnetische Körper oder bewegte Ladungen Kräfte ausgeübt werden. Die Stärke wird durch die magnetische Flussdichte (B) in der Einheit Tesla (T) beschrieben. Feldlinien verlaufen außerhalb eines Magneten immer vom Nordpol zum Südpol.
Die Ursache jedes Magnetismus sind bewegte Ladungen. Ein stromdurchflossener Leiter erzeugt konzentrische Magnetfeldlinien um sich herum. Dieses Prinzip des Elektromagnetismus ist die Grundlage für MRT-Geräte (Magnetresonanztomographie).
Die Lorentzkraft (F_L) ist die Kraft, die ein Magnetfeld auf eine Ladung (q) ausübt, die sich mit der Geschwindigkeit (v) durch das Feld bewegt. Die Formel lautet F_L = q × v × B, sofern die Bewegung senkrecht zu den Feldlinien erfolgt.
Die Richtung der Lorentzkraft lässt sich mit der Drei-Finger-Regel der rechten Hand bestimmen (für positive Ladungen): Der Daumen zeigt in die Bewegungsrichtung (v), der Zeigefinger in die Magnetfeldrichtung (B) und der Mittelfinger gibt die Kraftrichtung (F_L) an.
Wichtig für den MedAT: Die Lorentzkraft wirkt immer senkrecht zur Bewegungsrichtung und senkrecht zu den Feldlinien. Bewegen sich Ladungen parallel zu den Feldlinien, ist die Lorentzkraft Null. Dies führt dazu, dass Teilchen in Magnetfeldern oft auf Kreisbahnen gezwungen werden.
